富水砂卵石地層盾構(gòu)近距離下穿剛性橋梁施工方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種富水砂卵石地層盾構(gòu)近距離下穿剛性橋梁施工方法，該方法主要包括兩大步驟，分別是橋臺注漿預(yù)加固和盾構(gòu)技術(shù)措施，橋臺注漿預(yù)加固完成后對橋臺內(nèi)部袖閥管進行埋設(shè)施工，袖閥管埋設(shè)完成后進行盾構(gòu)施工，本方法為日后盾構(gòu)機下穿橋梁及河流，提供了相關(guān)的預(yù)加固方法，提供盾構(gòu)機掘進參數(shù)，經(jīng)濟合理，操作簡單，成本費用低，可為日后同類工程提供了技術(shù)參數(shù)。
【專利說明】富水砂卵石地層盾構(gòu)近距離下穿剛性橋梁施工方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及地鐵施工【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種在富水砂卵石地層進行盾構(gòu)近距離下穿剛性橋梁的施工方法。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，各主要城市均在建設(shè)城市軌道交通工程，在城市中建設(shè)城市軌道工程，盾構(gòu)機下穿橋梁越來越多，為確保橋梁安全，必須采用可行的措施，確保橋梁和施工安全。我公司負責施工成都地鐵4號線一期工程土建7標段省文聯(lián)站?玉雙路站盾構(gòu)區(qū)間，左線全長990.637m，右線全長1310.134m，本區(qū)間盾構(gòu)機于DK32+206?DK32+246處二次下穿武成門大橋和錦江，武成門大橋全長58.36米，全寬5.5m+14m+5.5m。凈跨40.36米，縱坡10%。線路沿橋梁方向正穿，橋臺底距隧道頂部約3.5米?；A(chǔ)為C15砼擴大基礎(chǔ)。臺身為整體式C30鋼混箱型橋臺。臺身頂板為C40鋼筋混凝土，上結(jié)構(gòu)為門型鋼架。主梁由雙箱組成，箱與箱分離，每箱雙室，橋梁系用C50預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土，錦江河面寬約40m，穿越段長約40m，河底距隧道頂約7.0 m。
[0003]根據(jù)地質(zhì)資料顯示，隧道洞身地層主要為〈3-8-2〉稍密卵石地層、〈3-8-4〉密實卵石地層，卵、礫石成分以灰?guī)r、砂巖、石英巖等為主，呈圓形?亞圓形，粒徑大小不一，分選性差。卵石單軸抗壓強度65.5?184MPa，最大強度可達200MPa，平均102.2MPa,極限值為206MPa。卵石含量60?85%，粒徑以20?80mm為主，個別粒徑達到370mm，充填物為細砂、中砂，局部夾少量角礫或漂石。
[0004]砂卵石地層含水量豐富，為強透水層，含水層總厚度約33m，富水性好。武城門橋靠近錦江，水流補充充足，透水性較好，滲透系數(shù)k=18.0?22.0m/d,勘察期,河水最深約2.16m,流速緩慢，約為0.35m/s。
[0005]砂卵石地層在地下水作用下，巖體松散，無膠結(jié)，自穩(wěn)定能力差，刀盤旋轉(zhuǎn)切削時，地層很容易破壞原來的相對穩(wěn)定或平衡狀態(tài)，大量渣土涌入刀倉內(nèi)，同時產(chǎn)生坍塌，引起較大的地層損失自穩(wěn)性及差，擾動后極易坍塌。橋梁基礎(chǔ)擾動過大，容易引起橋梁沉降，危及橋梁安全。
[0006]如果采用傳統(tǒng)技術(shù)的圍堰法加固橋臺，需占用河道，工程量大，造價高，時間長，在河道內(nèi)作業(yè)，圍堰施工影響防洪，雨季存在較大的安全風險。
[0007]如果采用傳統(tǒng)盾構(gòu)穿越橋臺技術(shù)，需圍閉橋梁交通，影響正常使用。需在盾構(gòu)區(qū)間內(nèi)，通過管片采用深孔注漿對橋臺基礎(chǔ)進行注漿后加固，盾構(gòu)區(qū)間空間狹小，作業(yè)范圍有限，深孔注漿，操作困難，成本高，勞動強度大，影響盾構(gòu)正常掘進，同時橋梁前期變形無法有效控制。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的是為了克服上述【背景技術(shù)】的缺點，提供一種在富水砂卵石地層進行盾構(gòu)近距離下穿剛性橋梁的施工方法。
[0009]本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種富水砂卵石地層盾構(gòu)近距離下穿剛性橋梁施工方法，該方法如下:
第一步，橋臺注漿預(yù)加固，對橋臺采用袖閥管注漿加固，每側(cè)單線橋臺沿中線位置設(shè)置4個垂直孔，5個斜孔，鉆孔孔底距隧道頂垂直距離約1.2m，采用注漿機通過預(yù)埋的袖閥管注純水泥漿均勻加固橋臺底部，所述的4個垂直孔，每個垂直孔縱向間距2.7m，橫行間距3m,孔深12.8m,分別距離線路中線兩側(cè)，一側(cè)1.8m,另一側(cè)1.2m,每側(cè)橋臺單邊布設(shè)4個垂直孔，5個斜孔；橋臺背后設(shè)置兩排斜孔，第一排設(shè)置3個斜孔，距離橋臺尾部4.9m，第二排設(shè)置2個斜孔,距離橋臺尾部7.8m,橫向間距均為3m,斜向30°設(shè)置,斜長14.8m ；
橋臺內(nèi)部袖閥管埋設(shè)施工，先從左線橋臺面進行鉆孔施工，首先鉆Φ 108mm鋼管的孔至橋臺底部C15素混凝土基礎(chǔ)內(nèi)1.5m處時，提出鉆機，然后在Φ 108mm鋼管內(nèi)注雙液漿，進行封閉鋼管與鉆孔的間隙，待雙液漿凝固后，再從Φ108πιπι鋼管內(nèi)用Φ80πιπι的鉆頭繼續(xù)鉆孔至橋臺底部2米處即隧道頂部1.2m，鉆孔施工完成后埋設(shè)Φ48πιπι的袖閥管，袖閥管和Φ 108mm鋼管注衆(zhòng)管口之間采用水泥衆(zhòng)進行封堵,注衆(zhòng)采用單液衆(zhòng)，水泥采用P0.42.5水泥，單液漿與水泥配合比為1:1，注漿壓力0.3?0.5Mpa ；
第二步，盾構(gòu)技術(shù)措施，該盾構(gòu)技術(shù)主要分為以下幾步:
(1)根據(jù)線路里程、管片規(guī)格、盾構(gòu)機掘進里程，進行管片排環(huán)，準確計算出橋臺處管片起始編號，盾構(gòu)管片在里程DK32+194?DK32+259武成門橋兩橋臺和錦江河道范圍內(nèi)使用增設(shè)注漿孔II型管片，在管片上每18°增設(shè)注漿孔；
(2)在盾構(gòu)機過橋過河前進行刀具檢查，對磨損超標的刀具進行跟換，并對盾構(gòu)機進行保養(yǎng)維護，確保盾構(gòu)機良好的工作性能；
(3)盾構(gòu)機在下穿武成門橋臺及錦江段時，采用泡沫劑加膨潤土泥漿進行渣土改良，泡沫劑濃度為2%?2.5%，發(fā)泡率8?10%，注入率為70%，膨潤土泥漿采用納基膨潤土，所述的膨潤土與水的配合比為1:0.3，膨化時間18?24小時，每環(huán)注膨潤土 4?5 m3，膨潤土泥漿由泡沫系統(tǒng)注入；
(4)盾構(gòu)下穿武成門橋臺段,盾構(gòu)勻速推進,推進速度為45?55mm/min ,總推力控制在900?llOOt，刀盤轉(zhuǎn)速1.2?1.3 r/min，刀盤扭矩〈3500 ΚΝ.ι?，土壓控制在0.11?0.12MPa ;盾構(gòu)下穿錦江段,盾構(gòu)勻速推進,推進速度為50?60 mm/min,總推力控制在700?900t，刀盤轉(zhuǎn)速1.3?1.5 r/min,刀盤扭矩〈3500 KN.m, 土壓控制在0.08?0.09MPa ;每環(huán)出土方量控制在54?57 m3,每環(huán)體積控制在110?120t ；
(5)盾構(gòu)下穿武成門橋臺段，盾構(gòu)機與地層之間的孔隙采用單液漿填充，所述的單液漿為水泥、粉煤灰、砂、膨潤土、水按1:2.13:4.87:0.35:2.91比例配比，注漿量為6.3 m3?7.3 m3，注漿壓力0.3?0.4MPa ;盾構(gòu)下穿錦江段，盾構(gòu)機與地層之間的孔隙采用單液漿填充，所述的單液漿為水泥、粉煤灰、砂、膨潤土、水按1:3.5:5.6:1:4.38比例配比，注漿量為4.0 m3 ?6.5m3，注漿壓力 0.1 ?0.2MPa ；
(6)待盾構(gòu)機拖出盾尾4?5環(huán)后，利用II管片預(yù)留的注漿孔，對拱部120°范圍再進行雙液注漿對橋臺再次補充注漿，按照水泥:水:水玻璃配合比為1:1:0.3進行注漿，漿液初凝時間為20?30S,注漿壓力0.2?0.5MPa。
[0010]本發(fā)明的有益效果是:本方法為日后盾構(gòu)機下穿橋梁及河流，提供了相關(guān)的預(yù)加固方法，提供盾構(gòu)機掘進參數(shù)，經(jīng)濟合理，操作簡單，成本費用低，為日后同類工程提供了技術(shù)參數(shù)。
[0011]在成都地鐵4號線一期工程省文聯(lián)站?玉雙路段盾構(gòu)區(qū)間DK32+194?DK32+259段，盾構(gòu)機兩次下穿武城門橋臺及錦江，采取此方法，盾構(gòu)機順利穿越橋臺及錦江，橋梁經(jīng)過監(jiān)測無明顯沉降，采用的預(yù)加固措施、盾構(gòu)機掘進、注漿參數(shù)合理，施工成本低，為日后同類工程提供了技術(shù)參數(shù)，具有良好的前景。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為武成門大橋加固平面圖；
圖2為武城門大橋加固立面圖；
圖3為本發(fā)明方法中采用的II型管片結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4為本發(fā)明方法注漿示意圖；
圖5為本發(fā)明注漿斷面圖；
其中:1、武城門橋，2、橋基，3、區(qū)間隧道左線，4、區(qū)間隧道右線，5、袖閥管，6、盾構(gòu)區(qū)間，7、注漿加固區(qū)，8、雙液漿注漿范圍，9、管片吊裝孔預(yù)埋件，10、增設(shè)注漿孔預(yù)埋件。

【具體實施方式】
[0013]本實施例為一種富水砂卵石地層盾構(gòu)近距離下穿剛性橋梁施工方法，該方法如下:
第一步，橋臺注漿預(yù)加固，對橋臺采用袖閥管注漿加固，每側(cè)單線橋臺沿中線位置設(shè)置4個垂直孔，5個斜孔，鉆孔孔底距隧道頂垂直距離約1.2m，采用注漿機通過預(yù)埋的袖閥管注純水泥漿均勻加固橋臺底部，所述的4個垂直孔，每個垂直孔縱向間距2.7m，橫行間距3m,孔深12.8m,分別距離線路中線兩側(cè)，一側(cè)1.8m,另一側(cè)1.2m,每側(cè)橋臺單邊布設(shè)4個垂直孔，5個斜孔；橋臺背后設(shè)置兩排斜孔，第一排設(shè)置3個斜孔，距離橋臺尾部4.9m，第二排設(shè)置2個斜孔,距離橋臺尾部7.8m,橫向間距均為3m,斜向30°設(shè)置,斜長14.8m ；
橋臺內(nèi)部袖閥管埋設(shè)施工，先從左線橋臺面進行鉆孔施工，首先鉆Φ 108mm鋼管的孔至橋臺底部C15素混凝土基礎(chǔ)內(nèi)1.5m處時，提出鉆機，然后在Φ 108mm鋼管內(nèi)注雙液漿，進行封閉鋼管與鉆孔的間隙，待雙液漿凝固后，再從Φ108πιπι鋼管內(nèi)用Φ80πιπι的鉆頭繼續(xù)鉆孔至橋臺底部2米處即隧道頂部1.2m，鉆孔施工完成后埋設(shè)Φ48πιπι的袖閥管，袖閥管和Φ 108mm鋼管注衆(zhòng)管口之間采用水泥衆(zhòng)進行封堵,注衆(zhòng)采用單液衆(zhòng)，水泥采用P0.42.5水泥，單液漿與水泥配合比為1:1，注漿壓力0.3?0.5Mpa ；
第二步，盾構(gòu)技術(shù)措施，該盾構(gòu)技術(shù)主要分為以下幾步:
(1)根據(jù)線路里程、管片規(guī)格、盾構(gòu)機掘進里程，進行管片排環(huán)，準確計算出橋臺處管片起始編號，盾構(gòu)管片在里程DK32+194?DK32+259武成門橋兩橋臺和錦江河道范圍內(nèi)使用增設(shè)注漿孔II型管片，在管片上每18°增設(shè)注漿孔；具體見附圖5 ；
(2)在盾構(gòu)機過橋過河前進行刀具檢查，對磨損超標的刀具進行跟換，并對盾構(gòu)機進行保養(yǎng)維護，確保盾構(gòu)機良好的工作性能；
(3)盾構(gòu)機在下穿武成門橋臺及錦江段時，采用泡沫劑加膨潤土泥漿進行渣土改良，泡沫劑濃度為2%?2.5%，發(fā)泡率8?10%，注入率為70%，膨潤土泥漿采用納基膨潤土，所述的膨潤土與水的配合比為1:0.3，膨化時間18?24小時，每環(huán)注膨潤土 4?5 m3，膨潤土泥漿由泡沫系統(tǒng)注入；
(4)盾構(gòu)下穿武成門橋臺段,盾構(gòu)勻速推進,推進速度為45?55mm/min ,總推力控制在900?llOOt，刀盤轉(zhuǎn)速1.2?1.3 r/min，刀盤扭矩〈3500 ΚΝ.ι?，土壓控制在0.11?0.12MPa ;盾構(gòu)下穿錦江段,盾構(gòu)勻速推進,推進速度為50?60 mm/min,總推力控制在700?900t，刀盤轉(zhuǎn)速1.3?1.5 r/min,刀盤扭矩〈3500 KN.m, 土壓控制在0.08?0.09MPa ;每環(huán)出土方量控制在54?57 m3,每環(huán)體積控制在110?120t ；
(5)盾構(gòu)下穿武成門橋臺段，盾構(gòu)機與地層之間的孔隙采用單液漿填充，所述的單液漿為水泥、粉煤灰、砂、膨潤土、水按1:2.13:4.87:0.35:2.91比例配比，注漿量為6.3 m3?7.3m3，注漿壓力0.3?0.4MPa ;盾構(gòu)下穿錦江段，盾構(gòu)機與地層之間的孔隙采用單液漿填充，所述的單液漿為水泥、粉煤灰、砂、膨潤土、水按1:3.5:5.6:1:4.38比例配比，注漿量為4.0m3?6.5m3,注衆(zhòng)壓力0.1?0.2MPa ；
(6)待盾構(gòu)機拖出盾尾4?5環(huán)后，利用II管片預(yù)留的注漿孔，對拱部120°范圍再進行雙液注漿對橋臺再次補充注漿，按照水泥:水:水玻璃配合比為1:1:0.3進行注漿，漿液初凝時間為20?30S，注漿壓力0.2?0.5MPa，具體見附圖5。
[0014]在施工過程中需注意:
(1)盾構(gòu)下穿武成門橋布設(shè)監(jiān)測點，進行動態(tài)監(jiān)測，根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)不斷調(diào)整盾構(gòu)施工參數(shù)；
(2)盾構(gòu)機下穿橋臺前，做好機械檢查和保養(yǎng)工作，確保所有機械性能良好；
(3)下穿橋臺前做好技術(shù)交底和人員、物物資組織；
(4)盾構(gòu)下穿橋臺及錦江期間，連續(xù)作業(yè)，防止盾構(gòu)機長時間停頓；
(5)期間做好橋面的觀測，做好交通疏解，安排專人對橋臺和江面進行觀察，發(fā)現(xiàn)問題及時反饋和處理；
(6)做好應(yīng)急物資的儲備，編制應(yīng)急預(yù)案，并進行演練；
(7)加強于橋梁、河道、業(yè)主、交通等單位的聯(lián)系。
【權(quán)利要求】
1.一種富水砂卵石地層盾構(gòu)近距離下穿剛性橋梁施工方法，其特征是該方法如下: 第一步，橋臺注漿預(yù)加固，對橋臺采用袖閥管注漿加固，每側(cè)單線橋臺沿中線位置設(shè)置4個垂直孔，5個斜孔，鉆孔孔底距隧道頂垂直距離約1.2m，采用注漿機通過預(yù)埋的袖閥管注純水泥漿均勻加固橋臺底部，所述的4個垂直孔，每個垂直孔縱向間距2.7m，橫行間距3m,孔深12.8m,分別距離線路中線兩側(cè)，一側(cè)1.8m,另一側(cè)1.2m,每側(cè)橋臺單邊布設(shè)4個垂直孔，5個斜孔；橋臺背后設(shè)置兩排斜孔，第一排設(shè)置3個斜孔，距離橋臺尾部4.9m，第二排設(shè)置2個斜孔,距離橋臺尾部7.8m,橫向間距均為3m,斜向30°設(shè)置,斜長14.8m ； 橋臺注漿預(yù)加固完成后對橋臺內(nèi)部袖閥管進行埋設(shè)施工，先從左線橋臺面進行鉆孔施工，首先鉆Φ 108mm鋼管的孔至橋臺底部C15素混凝土基礎(chǔ)內(nèi)1.5m處時，提出鉆機，然后在Φ 108mm鋼管內(nèi)注雙液漿，進行封閉鋼管與鉆孔的間隙，待雙液漿凝固后，再從Φ 108mm鋼管內(nèi)用Φ80_的鉆頭繼續(xù)鉆孔至橋臺底部2米處即隧道頂部1.2m，鉆孔施工完成后埋設(shè)Φ48mm的袖閥管，袖閥管和Φ 108mm鋼管注漿管口之間采用水泥漿進行封堵，注漿采用單液漿，水泥采用P0.42.5水泥，單液漿與水泥配合比為1:1，注漿壓力0.3?0.5Mpa ； 第二步，盾構(gòu)技術(shù)措施，該盾構(gòu)技術(shù)主要分為以下幾步: (1)根據(jù)線路里程、管片規(guī)格、盾構(gòu)機掘進里程，進行管片排環(huán)，準確計算出橋臺處管片起始編號，盾構(gòu)管片在施工范圍內(nèi)使用增設(shè)注漿孔II型管片，在管片上每18°增設(shè)注漿孔； (2)在盾構(gòu)機過橋過河前進行刀具檢查，對磨損超標的刀具進行跟換，并對盾構(gòu)機進行保養(yǎng)維護； (3)盾構(gòu)機在下穿橋臺及河段時，采用泡沫劑加膨潤土泥漿進行渣土改良，泡沫劑濃度為2%?2.5%，發(fā)泡率8?10%，注入率為70%，膨潤土泥漿采用納基膨潤土，所述的膨潤土與水的配合比為1:0.3，膨化時間18?24小時，每環(huán)注膨潤土 4?5 m3，膨潤土泥漿由泡沫系統(tǒng)注入； (4)盾構(gòu)下穿橋臺段,盾構(gòu)勻速推進,推進速度為45?55mm/min ,總推力控制在900?llOOt，刀盤轉(zhuǎn)速L 2?L 3 r/min,刀盤扭矩〈3500 KN.m，土壓控制在0.11?.0.12MPa ;盾構(gòu)下穿錦江段,盾構(gòu)勻速推進，推進速度為50?60 mm/min,總推力控制在700?900t，刀盤轉(zhuǎn)速L 3?L 5 r/min，刀盤扭矩〈3500 KN.m，土壓控制在0.08?.0.09MPa ;每環(huán)出土方量控制在54?57 m3,每環(huán)體積控制在110?120t ； (5)盾構(gòu)下穿橋臺段，盾構(gòu)機與地層之間的孔隙采用單液漿填充，所述的單液漿為水泥、粉煤灰、砂、膨潤土、水按1:2.13:4.87:0.35:2.91比例配比，注漿量為6.3 m3?7.3m3，注漿壓力0.3?0.4MPa ;盾構(gòu)下穿錦江段，盾構(gòu)機與地層之間的孔隙采用單液漿填充，所述的單液漿為水泥、粉煤灰、砂、膨潤土、水按1:3.5:5.6:1:4.38比例配比，注漿量為4.0m3?6.5m3，注漿壓力0.1?0.2MPa ； (6)待盾構(gòu)機拖出盾尾4?5環(huán)后，利用II管片預(yù)留的注漿孔，對拱部120°范圍再進行雙液注漿對橋臺再次補充注漿，按照水泥:水:水玻璃配合比為1:1:0.3進行注漿，漿液初凝時間為20?30S,注漿壓力0.2?0.5MPa。
【文檔編號】E21D9/00GK104453918SQ201410595684
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年10月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月30日
【發(fā)明者】李光強, 徐澤, 馬海強 申請人:中鐵四局集團第二工程有限公司